[發明專利]一種軌道交通用非平衡電橋絕緣電阻檢測電路及計算方法

在審

• 申請號: 202011266356.1
• 申請日: 2020-11-12
• 公開（公告）號: CN112540226A
• 公開（公告）日: 2021-03-23
• 發明（設計）人: 關煬;馬澤宇;朱子陽;李路德
• 申請（專利權）人: 北京北交新能科技有限公司
• 主分類號: G01R27/02
• 分類號: G01R27/02;G01R27/20;G01R31/389;G01R31/396;G01R31/364;G01R31/36;G01R19/25;G01R31/00
• 代理公司: 北京衛平智業專利代理事務所(普通合伙) 11392
• 代理人: 馮靈智

本發明涉及一種軌道交通用非平衡電橋絕緣電阻檢測電路及計算方法，檢測電路包括：單控制開關非平衡電橋電路、兩個電壓調理電路、AD采樣電路、信號隔離電路和MCU模塊；單控制開關非平衡電橋電路通過電壓調理電路與AD采樣電路連接，AD采樣電路通過信號隔離電路與MCU模塊連接。本發明只需要一個控制開關進行電路切換，并將五個參數值帶入計算公式即可得到絕緣電阻阻值，控制流程簡單，降低了系統的故障率和成本；絕緣電阻計算公式簡潔明了，單片機計算耗時短，計算得到的絕緣電阻精度可達到5％；采用高低壓隔離設計，高壓采集側與地之間、高壓采集側與低壓供電側耐壓均可達到6000VAC，增加系統安全性能。

技術領域

本發明涉及軌道交通領域，具體涉及一種軌道交通用非平衡電橋絕緣電阻檢測電路及計算方法。

背景技術

軌道交通所搭載的動力電池電壓達到幾百伏甚至一兩千伏，遠遠超出人體安全電壓的范圍。因此，動力電池必須與車身保持良好的絕緣狀態，才能保證人員的人身安全。由于軌道交通工作環境比較惡劣，振動、高低溫、濕變、酸堿氣體腐蝕等，都可能造成絕緣材料老化甚至破損，造成絕緣強度下降，進而危及人身安全，因此對動力電池絕緣電阻進行監測，是軌道交通的基本安全要求之一。

現有的非平衡電橋法絕緣檢測電路通常是上下橋臂各串聯一個控制開關，控制流程通常是先閉合上橋臂開關、斷開下橋臂開關得到一組采樣電壓，接著斷開上橋臂開關、閉合下橋臂開關得到另一組采樣電壓，最后代入計算公式求解出電池組正負端對地的絕緣電阻。上述非平衡電橋法的控制開關數量要比單控制開關電路多一個，相對應的，故障率和成本也比單控制開關電路要高。另外，絕緣電阻的計算公式復雜，沒有做簡化處理。

發明內容

針對現有技術中存在的缺陷，本發明旨在解決現有的非平衡電橋法故障率和成本高、計算公式復雜的問題，具體解決方案就是采用單控制開關(可選取上橋臂控制開關或者下橋臂控制開關)代替雙控制開關，并對計算公式進行簡化計算，以解決這些問題。

為達到以上目的，本發明采取的技術方案是：

一種軌道交通用非平衡電橋絕緣電阻檢測電路，包括：單控制開關非平衡電橋電路、兩個電壓調理電路、AD采樣電路、信號隔離電路和MCU模塊；單控制開關非平衡電橋電路通過電壓調理電路與AD采樣電路連接，AD采樣電路通過信號隔離電路與MCU模塊連接；

單控制開關非平衡電橋電路包括：分壓電阻R1、分壓電阻R2、分壓電阻R3、分壓電阻R4、分壓電阻R5、分壓電阻R6、分壓電阻R7、分壓電阻R8、采樣電阻R9、采樣電阻R10和一個控制開關K；兩個電壓調理電路分別與采樣電阻R9、采樣電阻R10的兩端連接；

等效絕緣電阻R_P和等效絕緣電阻R_N分別為電池正端對地、負端對地的等效絕緣電阻，等效絕緣電阻R_P和等效絕緣電阻R_N的連接點c與車身地連接；

單控制開關非平衡電橋電路由上橋臂和下橋臂組成，上橋臂的一端連接電池的正極，下橋臂的一端連接電池的負極，上橋臂的另一端和下橋臂的另一端的連接點d與車身地連接；上橋臂包括分壓電阻R1～R3和采樣電阻R9，分壓電阻R1～R3和采樣電阻R9串聯；下橋臂包括分壓電阻R4～R6和采樣電阻R10，分壓電阻R4～R6和采樣電阻R10串聯；控制開關K和分壓電阻R7、R8串聯后，再和分壓電阻R5、R6或者分壓電阻R2、R3并聯；采樣電阻R9和采樣電阻R10分別有一端與連接點d連接。

分壓電阻R1～R8的阻值相同，采樣電阻R9、R10的阻值相同，且分壓電阻阻值遠大于采樣電阻阻值。

控制開關K選用Panasonic公司的AQV258。